F7PBNNFT - Optika a nanofotonika pro medicínské aplikace

Výuka bude vedena prezenčním způsobem, a bude rozdělena na přednáškyí a laboratorní cvičení. K aktivizaci studentů budou sloužit krátké diskuse nad tématem přednášky či cvičení, a to jak na začátku tak v průběhu výuky. Na úvod cvičení budou realizovány krátké testy (5 min.) na ověření znalostí z předchozí hodiny, čímž vyučující získá zpětnou vazbu o znalostech studentů. V průběhu přednášek pak bude prováděno anketní dotazování na klíčové otázky vyučované problematiky, tak aby přednášející získal zpětnou vazbu, jak studenti dané problematice rozumí. Součástí jsou laboratorní cvičení, kde studenti realizují měření v laboratořích a následně zpracovávají z tohoto měření protokoly.

Pro výuku a zejména komunikaci mezi vyučujícími a studenty bude využíváno prostředí Moodle.

Dále v rámci FBMI ČVUT probíhá každoročně studentská anketa, ve které mají studenti možnost se vyjádřit jak k vyučujícím a jejich přístupu k výuce, tak i k samotným vyučovaným předmětům, čímž je zabezpečena zpětná vazba z dlouhodobého hlediska.

Podmínky zápočtu:

účast na laboratorních a naměření všech laboratorních úloh; úspěšné zvládnutí a odevzdání protokolů ze všech úloh.

Podmínky zkoušky:

zapsaný zápočet v systému KOS; zkouška se skládá z teoretických a praktických otázek pokrývající probranou látku; zkouška je písemná a je doplněna ústní dozkoušením; zkouška je hodnocena dohromady 100 body; výsledné známkování je standardní podle dosažených bodů A-F; důraz je kladen na porozumění dané problematice a souvislosti.

1. Úvod do optiky a nanofotoniky: Základy světla a hmoty - Vlnová a paprsková optika, duální charakter světla, elektromagnetické spektrum.

2. Šíření světla v různých prostředích - Index lomu, difrakce, interference, koherence, Michalsonův interferometr, Youngův pokus.

3. Základy laserů a jejich princip činnosti - Koherentní a nekoherentní zdroje, Bohrův model, energetické hladiny, stimulovaná emise.

4. Aplikace laserů v medicíně: Základní principy a typy - Chirurgie, oftalmologie, dermatologie, urologie.

5. Interakce záření s materiály a tkáněmi I: Optické vlastnosti - Snellovy zákony, reflektance, odraz, lom, kritický úhel, totální odraz.

6. Interakce záření s materiály a tkáněmi II: Absorpce a rozptyl - Lambertův zákon, absorpční koeficient, rozptyl Mie, Rayleigh a Brillouen.

7. Optické biosenzory a aplikace v medicíně - Tenké vrstvy, QWLS, SERS, SPR, EWF, TIRF, interferometrické senzory.

8. Detektory optického záření: Principy a aplikace - Základní detektory a jejich využití v medicínských aplikacích.

9. Optická manipulace: Tweezery a aplikace v biologii a medicíně - Optická tweezery, PDT, tomografie, cytometrie.

10.Nanomateriály v medicíně: Nanofotonika a bionanofotonika - Nanočástice, nanosondy, aplikace v medicíně.

11.Fototerapie: Teoretické základy a aplikace - Vedení tepla v látce a tkáních, principy fototerapie.

12.Radiometrie a fotometrie: Základy měření optických vlastností - Svítivost, světelný tok, zářivý tok, dozimetrie.

13.Optické přístroje a detektory v medicíně - Fourierova optika, Fourierova transformace, optické přístroje pro lékařské aplikace.

14.Pokročilé optické techniky

Předmět Optika a nanofotonika pro medicínské aplikace poskytuje studentům základy optických a nanofotonických principů, které jsou specificky zaměřeny na využití v medicínských aplikacích. Studium zahrnuje teorii světla, jeho interakci s materiály a biologickými tkáněmi, principy laserů a jejich využití v různých medicínských oblastech. Dále se studenti seznámí s optickými biosenzory, optickou manipulací a nanomateriály v medicíně. Laboratorní cvičení zahrnují praktické aplikace, jako měření interakce optického záření s tkáněmi, spektrofotometrické analýzy, interferometrie a měření optických filtrů. Tento předmět připraví studenty na využívání optických technologií v moderní medicíně.

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)